ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПЛОТНОСТИ КЛЕТОЧНЫХ СТЕНОК ДРЕВЕСИНЫ И ДРУГИХ ПОРИСТЫХ МАТЕРИАЛОВ МЕТОДОМ ГАЗОВОЙ ПИКНОМЕТРИИ В СРЕДЕ АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА

Рен.Х. Гайнуллин, А.В. Сафина, Риш.Х. Гайнуллин, Е.М. Цветкова

Скачать

№ 3 (43)

Деревопереработка. Химические технологии

Аннотация: 

В статье приведены аналитические и экспериментальные исследования по определению плотности клеточных стенок древесины и других пористых материалов. Из литературных источников выявлено четыре основных метода определения плотности клеточных стенок древесины и пористых материалов. Из них три прямых метода: суспензий, ртутной порометрии и пикнометрии, и один косвенный – оптический (планиметрический). Наиболее распространенным из перечисленных является метод газовой пикнометрии в среде гелия. По результатам критического анализа предложен метод измерения объема и определения плотности клеточных стенок древесины и пористых материалов в среде атмосферного воздуха, обоснованный теоретически и не противоречащий основным постулатам и законам термодинамики. Экспериментальным путем определена функциональная пригодность предложенного метода, а также высокая степень достоверности получаемых результатов. С использованием разработанной экспериментальной установки измерены объемы и определены плотности клеточных стенок разных пород древесины и других пористых материалов при различных режимах функционирования системы. Наименьшие значения плотности получены при избыточном давлении + 70 кПа, наибольшие – при разрежении – 90кПа. Отклонения в результатах между наибольшим и наименьшим значениями плотности составили соответственно: ель – 7,02%, осина – 4,12%, термомодифицированная (ТМ) липа – 2,95 %, гниль сосны – 4,93 %, чага – 5,12 %, кора сосны – 5,27 %, березовый древесный уголь – 14,6 %.

 

Ключевые слова: 

древесина, плотность клеточных стенок древесины и пористых материалов, объем пористого тела, газовая пикнометрия, атмосферный воздух

 

Для цитирования: 

Гайнуллин Рен. Х. Определение плотности клеточных стенок древесины и других пористых материалов методом газовой пикнометрии в среде атмосферного воздуха / Рен. Х. Гайнуллин, А. В. Сафина, Риш. Х. Гайнуллин, Е. М. Цветкова // Лесотехнический журнал. – 2021. – Т. 11. – № 3 (43). – С. 74–85. – Библиогр.: с. 82–85 (24 назв.). – DOI: https://doi.org/10.34220/issn.2222-7962/2021.3/6.

 

Литература: 

1. Руднов В. С. (и др.) Строительные материалы и изделия ; под общ. ред. доц., канд. техн. наук И.К. Доманской. Екатеринбург: Изд-во Урал. ун-та, 2018. 203 с. ISBN 978-5-7996-2352-4.

2. Уголев Б. Н. Древесиноведение с основами лесного товароведения. 2-е изд., перераб. Москва : Лесная промышленность, 1986. 368 с.

3. Полубояринов О. И. Плотность древесины. Москва : Лесная промышленность, 1976. 160 с.

4. Sachs J. Ueber die porosität des holzes. Botanisches Institut Würzburg. 1879. № 2. P. 291-332. Режим доступа: https://babel.hathitrust.org/cgi/pt?id=hvd.32044106324932&view=1up&seq=21.

5. Hartig R. Ueber die vertheilung der organischen substanz, des wassers und luftraumes in den bäumen, und über die ursache der wasserbewegung in transpirirenden pflanzen. Untersuch. forstbot. inst. 1882. № 2. 112 p.

6. Dunlap F. Density of wood substance and porosity of wood. Journal of agricultural research. 1914. № II (6). P. 423-428. Режим доступа: https://www.fpl.fs.fed.us/documnts/pdf1914/dunla14a.pdf.

7. Davidson G. F. The specific volume of cotton cellulose. Journal of the Textile Institute Transactions. 1927. № 18. P. 175-186. Режим доступа: https://www.tandfonline.com/doi/abs/10.1080/19447022708661400.

8. Stamm A. J. Density of wood substance, adsorption by wood, and permeability of wood. Journal of Physical Chemistry. 1928. № XXXIII. P. 398-414. Режим доступа: https://pubs.acs.org/doi/pdf/10.1021/j150297a008.

9. Raczkowski J., Stempień C. Zur beziehung zwischen der rohdichte und der reindichte von hol. Holz als roh-und werkstoff. 1967. № 25. P. 380-383. Режим доступа: https://link.springer.com/article/10.1007/BF02615729.

10. Christensen G. N., Hergt H. F. The apparent density of wood in non-swelling liquids. Holzforschung. 1968. № 22(6). P. 165-170. Режим доступа: https://www.degruyter.com/document/doi/10.1515/hfsg.1968.22.6.165/html.

11. Tsoumis G., Passialis C. Effect of growth rate and abnormal growth on wood substance and cell wall density. Wood science and technology. 1977. № 11. P. 33-38. Режим доступа: https://link.springer.com/
content/pdf/10.1007/BF00353599.pdf.

12. Mcknight T. S., Marchessault R. H., Mason S. G. The distribution of pore sizes in wood-pulp fibres and paper. Pulp and paper magazine of Canada. 1958. № 59(2). P. 81-88. Режим доступа: https://www.pulpandpapercanada.com/digital-edition#archives.

13. Stayton C. L., Hart C. A. Determining pore size distribution in softwoods with a mercury porosimeter. Forest products journal. 1965. № 15(10). P. 435-440. Режим доступа: https://forestprod.org/page/FPJ.

14. Plötze M., Niemz P. Porosity and pore size distribution of different wood types as determined by mercury intrusion porosimetry. European journal of wood and wood products. 2010. № 69. P. 649-657. DOI: https://doi.org/10.1007/s00107-010-0504-0.

15. Jayme G., Krause T. Uber die packungsdichte der zellwände in laubhölzern. Holz roh-werkst. 1963. Bd. 21. P. 14-19. Режим доступа: https://link.springer.com/article/10.1007%2FBF02605990?LI=true.

16. Yiannos P. N. The apparent cell-wall density of wood and pulp fibers. Tappi. 1964. № 47. P. 468-471. Режим доступа: https://scholar.google.com/scholar_lookup?title=The%20apparent%20cell–wall%20density%20of%20wood%20and%20pulp%20fibers&journal=Tappi&volume=47&issue=8&pages=468-471&publication_year=1964&author=Yiannos%2CPN.

17. Grzeczynski T., Rybarczyk W. Investigations on the relation between cell-wall density and wood density. Prace instytutu technologii drewna. 1972. № 19 (1/2). P. 165-183.

18. Quirk J. T. Cell-wall density of Douglas Fir by two optometric methods. Wood fiber science. 1984. № 16. P. 224-236. Режим доступа: https://wfs.swst.org/index.php/wfs/article/view/813/813.

19. Decoux V., Varcin E., Leban J.-M. Relationships between the intra-ring wood density assessed by X-ray densitometry and optical anatomical measurements in conifers. Consequences for the cell wall apparent density determination. Annals of forest science. 2004. № 61. P. 251-262. DOI: https://doi.org/10.1051/forest:2004018.

20. Тамби А. А., Теппоев А. В., Шимкевич Ю. А., Гальсман И. Е. Методика применения магнитно-резонансной томографии для оценки внутреннего строения и влажности круглых лесоматериалов. Известия Санкт-Петербургской лесотехнической академии. 2013. № 203. C. 100-107. Режим доступа: https://spbftu.ru/site/upload/201511041521_Tambi_2013.pdf.

21. Гайнуллин Рен. Х., Цветкова Е. М., Гайнуллин Риш. Х. К вопросу об истинной плотности древесины. Деревообрабатывающая промышленность. 2020. № 2. С. 11-20. Режим доступа: http://dop1952.ru/catalogue-statue_id-358.html.

22. ISO 12154:2014. Determination of density by volumetric displacement. Skeleton density by gas pycnometryю. URL: https://www.iso.org/obp/ui/#iso:std:iso:12154:ed-1:v1:en (дата обращения: 02.04.2021).

23. ГОСТ Р 57844-2017. Композиты. Определение плотности методом замещения – кажущаяся плотность, определенная газовой пикнометрией / Национальный стандарт Российской Федерации, ФГУП «Стандартинформ» (дата обращения: 02.04.2021).

24. Патент № 2744281 Российская Федерация, МПК G 01 F 17/00, G 01 N 9/26. Способ измерения объема и определения плотности пористых материалов: № 2020124266: заявл. 22.07.2020; опубл. 04.03.2021 / Рен. Х. Гайнуллин, Е. М. Цветкова, Риш. Х. Гайнуллин, А. А. Федотова, В. В. Воронцова; заявитель и патентообладатель ФГБОУ ВО «ПГТУ». 7 с.